WO2009047968A1 - ノイズキャンセルヘッドホン - Google Patents

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Tominori Kimura
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Kabushiki Kaisha Audio-Technica
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Definitions

  • the present invention is a noise cancellation headphone which can cancel out noise and listen to only music by outputting a signal for canceling ambient noise together with music, and in particular, cancel processing according to the level of ambient noise.
  • the noise cancellation headphone is a microphone that is attached to the headphone housing or the like to collect ambient noise and use it as an input signal, and generates a signal that is the opposite phase of this input signal.
  • an anti-phase signal cancel signal
  • music By outputting an anti-phase signal (cancel signal) and music from the speaker unit with which the headphone is provided, surrounding noise can be canceled by the cancel signal output from the speed unit and only music can be heard. is there.
  • the noise cancellation headphone since the noise cancellation headphone generates a cancellation signal based on the ambient noise picked up by the sound collection microphone, the ambient noise may temporarily indicate the ambient condition (eg, a siren, a horn, etc. Even if it is "ambient sound", it generates and outputs a cancellation signal to cancel this.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 5-5 2 6 3 7 5 Disclosure of the Invention
  • the noise cancellation headphone described in the above document has a sufficiently small noise in the surrounding area, and the noise cancellation circuit continues to operate even in an environment where the noise cancellation process is unnecessary. It also generates and outputs cancellation signal for.
  • the music output from the speaker unit may slightly change the sound quality under the influence of this cancellation signal.
  • the internal noise of the noise cancellation circuit itself may be larger. In this case, the cancellation signal itself becomes noise, which adversely affects the sound quality.
  • the noise cancellation circuit generally uses a battery as a driving power supply, unnecessary noise cancellation processing wastes the battery and there is a problem in maintaining the noise cancellation cell processing for a long time.
  • the present invention automatically controls the generation process of the cancellation signal by comparing the level of the reference signal and the level of the ambient noise which can be arbitrarily set by the user. It is an object of the present invention to provide a noise canceler headphone that can be used as a normal headphone and can be operated as a normal headphone and can be driven for a long time with high sound quality at noise levels where the Yansel process is unnecessary. Means to solve the problem
  • the present invention comprises a microphone for converting ambient noise into an electrical signal, cancellation signal generation means for inverting the phase of the noise signal converted by the microphone to generate a cancellation signal, and mixing an audio signal and the above cancellation signal.
  • a noise-canceling headphone including a speaker for outputting the reference signal, the reference signal generating means for determining the level of the reference signal, and the comparison means for outputting the result of comparing the noise signal and the reference signal.
  • the cancel signal generation means is characterized mainly in that the operation is started by the output of the comparison means.
  • a microphone for converting ambient noise into an electrical signal
  • a cancel signal generating means for inverting a phase of a noise signal converted by the microphone to generate a cancel signal, an audio signal and the cancel cell.
  • a noise cancellation headphone comprising: a speaker for mixing and outputting signals; and a reference level generation means for generating a reference signal corresponding to the noise signal, and a result of comparison between the noise signal and the reference signal.
  • the cancellation signal generation means is characterized mainly in that the operation is stopped by the output of the comparison means.
  • the present invention is characterized by further comprising reference level adjustment means for adjusting the generation level of the reference signal.
  • the noise canceling process is stopped when the level of the collected ambient noise is small, and the noise canceling process is performed only when the level of the collected ambient noise is large. In this way, the noise cancellation process can be operated for a long time without degrading the sound quality of the music.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional external view showing an embodiment of a noise cancellation headphone according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a noise cancellation circuit included in the noise cancellation headphone.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of the above noise cancellation processing of headphone.
  • FIG. 4 is a flow chart showing another example of the above noise cancellation processing of headphone.
  • FIG. 5 is a block diagram showing another example of the noise cancellation circuit provided in the noise cancellation headphone according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing another example of the above-mentioned headphone cancellation.
  • FIG. 7 is a flow chart showing another example of the above noise cancellation processing of headphone.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of a mute circuit included in the above noise cancellation head phone. Explanation of sign
  • FIG. 1 is a schematic view showing only one side of the noise cancellation headphone housing configured as a left and right pair.
  • a headphone unit 1 includes a cancellation signal generator (hereinafter referred to as “NC”) 10 configured mainly of a DSP (digital signal processor) that generates a cancellation signal, and the noise cancellation headphone.
  • NC cancellation signal generator
  • DSP digital signal processor
  • Microphones 30 designed toward the outside of the headphone 1 to collect noise N around the users of the users, through holes 102 provided in a part of the headphone 1 and NC (10) Switching switch 40 for selecting the level of the reference signal used to judge the operation of 0, mixer 50 for combining the output of NC 10 and the music signal S, and output of mixer 50 It has a speaker unit 60 that outputs the combined signal of S and cancellation signal) to the user's ear 200. Further, the headphone unit 1 contains a battery (not shown) that is a driving power supply of the NC 10. The music signal S is manually input from a portable music player (not shown) or the like. As shown in FIG.
  • the noise N collected by the microphone unit 30 is input to the NC unit 10 to generate a cancellation signal, which is then output by the speed unit 60.
  • the switching switch 40 can switch the level of the reference signal used to determine whether or not the cancellation signal generation process needs to be performed.
  • the mixer 50 synthesizes the music signal S and the cancel signal which is the output of the NC 10 and outputs it to the speech power unit 60. In this way, when the sound by the cancel signal and the music signal S is output from the speaker unit 60, the noise N and the cancel signal cancel each other, and only the sound by the music signal S can be delivered to the ear 200 become. Details of the above NC 10 will be described using the block diagram of FIG. In FIG.
  • NC 10 includes a microphone amplifier 11 that amplifies noise N collected by microphone unit 30 to a predetermined level, and a phase adjustment unit 12 that adjusts the phase of amplified noise N.
  • Low pass filter (LPF) 1 3 that removes high frequency components of noise N
  • AZD 14 that converts noise N into digital signals
  • DSP 1 5 that generates a cancellation signal of noise N converted into digital signals
  • DS The D / A 16 which converts the cancellation signal generated by P 15 into an analog signal
  • the boost filter 17 which smoothes the cancellation signal converted into an analog signal
  • the driving unit 60 for driving the speed unit 60.
  • a reference signal generation circuit 20 for generating a reference signal to be a reference used by the comparison circuit 1 8;
  • Ddoho Nyunitto 1 switching Suitsuchi 40 installed outside the casing wall, and a reference adjustment circuit 2 1 a user can arbitrarily change the level of the reference signal.
  • the comparator circuit 18 is only required to determine the level of the noise N. Therefore, the comparator circuit 18 is not limited to the output of the microphone amplifier 11.
  • the output of the phase adjustment circuit 12 or the output from the LPF 13 may be input.
  • the comparison circuit 18 compares the level of the noise N with the level of the reference signal generated by the reference signal generation circuit 20.
  • the DSP 15 and the headphone amplifier 1 Outputs a control signal that instructs 9 to stop operation. Also, the comparison circuit 18 compares the level of the noise N with the level of the reference signal, and if the level of the noise N is larger than the level of the reference signal, Outputs a control signal to instruct start of operation.
  • the cancel signal output through the headphone amplifier 19 is combined with the music signal S in the mixer 50 and output from the speaker unit 60.
  • the noise cancellation head phone starts operation according to the level of the noise inputted from the microphone switch 1 and the mode in which the noise cancellation circuit starts operation when the power is turned on, and the noise cancellation circuit does not operate when the power is turned on.
  • Figure 3 shows the flow of operation in the mode in which the noise cancellation circuit is operated by turning on the power.
  • the noise N input from the microphone unit 30 is amplified to a predetermined level by the microphone amplifier 11, and input to the comparison circuit 18.
  • the level of the noise N and the reference signal circuit 20 generate the reference Compare with the level of the signal (S 3 0 1).
  • the comparator circuit 18 does not output the control signal, so NC 10 continues its operation.
  • a cancellation signal corresponding to the noise N is generated by the DSP 1 5, and this cancellation signal is output to the mixer 50 through the headphone amplifier 19, synthesized with the music signal S, and output from the speaker unit 60.
  • the comparison circuit 18 determines that the level of the noise N input from the microphone unit 30 is smaller than the level of the reference signal, it outputs a control signal instructing the headphone amplifier 19 to stop the operation (S 3 0 3). As a result, the headphone amplifier 19 stops the output operation to the speed amplifier 60.
  • the comparator circuit 18 outputs a control signal instructing the DSP 15 to stop its operation (S304). As a result, the DSP 15 stops the cancellation signal generation process.
  • Fig. 4 shows the flow of operation in the mode where operation is started by the level of noise input from microphone 1 at power on without operating the noise cancellation circuit.
  • the noise N input from the microphone unit 30 is amplified to a predetermined level by the microphone amplifier 11, and input to the comparison circuit 18.
  • the noise N and the level of the reference signal generated by the reference signal circuit 20 are Compare (S 4 0 1). When the level of noise N is small, since comparator circuit 18 does not output anything, DSP 1 5 and headphone amplifier 1 9 also do not operate, and nothing is output from NC 10 to mixer 50.
  • the comparison circuit 18 If the level of the noise N is larger than the level of the reference signal, the comparison circuit 18 outputs a control signal instructing the DSP 15 to change the operation mode (S 40 2). Due to this, the DSP 15 starts the operation of generating the cancel signal for the noise N inputted. Next, the comparison circuit 18 outputs a control signal instructing the headphone amplifier 19 to start operation (S 4 0 3). As a result, the generated cancel signal is output to the mixer 50, combined with the music signal S and the cancel signal, and then output to the speech power unit 60, so that the sound by the cancel signal and the music signal S is output. Spy Force Unit 6 Output from 0. Next, another embodiment of the cancellation signal generator (NC) that can be used for the noise cancellation head phone according to the present invention will be described.
  • NC cancellation signal generator
  • NC 10 a The details of the NC 10 a according to this embodiment are shown in FIG. NC l O a has a configuration in which a mute circuit 22 is added to the already described NC 10. Therefore, Figure 2 The same reference numerals are given to the same components as NCI 0 already described above, and the explanation will be omitted.
  • the mute circuit 22 is a circuit that electrically disconnects the headphone amplifier 19 and the speaker unit 60 when the noise N is smaller than the level of the reference signal.
  • the DSP 15 and It When the comparator 18 compares the level of the noise N with the level of the reference signal generated by the reference signal circuit 21 and determines that the level of the noise N is smaller than the reference signal, the DSP 15 and It outputs a control signal to instruct the operation stop to the dophone amplifier 19 and also outputs a control signal to instruct the mute circuit 22 to start the operation.
  • the mute circuit 22 electrically disconnects between the headphone amplifier 1 9 and the speaker unit 60, and the NC 10 and the mixer 50 are electrically disconnected. According to the mute circuit 22 which operates in this manner, the internal force and the like possessed by the NC 10a are not output from the SPY power unit 60, and a voice based on only the high-quality music signal S is output.
  • Figure 8 shows an example of the circuit configuration of the mute circuit 22.
  • the output terminal of headphone amplifier 19 is connected to mixer 50 via mute circuit 22.
  • the mute circuit is constituted by a transistor, and when the control signal from the comparison circuit 18 is input to the base terminal, the collector terminal connected to the output terminal of the headphone amplifier 19 and the emitter terminal connected to ground are The output from the headphone amplifier 19 is short-circuited and is not output to the mixer 50.
  • the mute circuit 22 even if there is internal noise peculiar to the amplifier circuit, the speaker unit 60 or it will not be output.
  • the noise cancellation circuit in the mode in which the noise cancellation circuit starts to operate when the power is turned on, and when the power is turned on, the noise cancellation circuit does not operate. It has a mode to start operation by 0.
  • This embodiment is an example of a mode in which the noise cancellation circuit is operated by turning on the power.
  • the noise N input from the microphone unit 30 is amplified to a predetermined level by the microphone amplifier 11, and input to the comparison circuit 18.
  • the level of the noise N and the reference signal generated by the reference signal circuit 20 Compare with the level of (S601).
  • the comparison circuit 18 does not output anything, a cancel signal corresponding to the noise N is generated in the DSP 15, and each cancel signal is mixed via the headphone amplifier 19.
  • the signal is output at 50 and combined with the music signal S and output from the speaker unit 60 (S602). If the comparison circuit 18 determines that the level of the noise N input from the microphone unit 30 is smaller than the level of the reference signal, the comparison circuit 18 stops the operation of the headphone amplifier 19. The control signal to be instructed is output (S603). As a result, the headphone amplifier 19 stops the output to the mixer 50. Next, the comparison circuit 18 outputs a control signal instructing the DSP 1 5 to stop its operation (S604). The DSP 15 that received the control signal stops the process of generating the cancellation signal for the input noise N. Next, the comparison circuit 18 outputs a control signal to the mute circuit 2 2 (S 6 0 5).
  • the mute circuit 22 grounds the output terminal of the headphone amplifier 19 by the control signal, the NC 10 a, the mixer 50, and the speaker unit 60 are electrically disconnected. As described above, if the noise N level is smaller than the reference signal level, noise cancellation processing is not performed, and the output of the headphone amplifier is also stopped, and electrical disconnection is also performed by the mute circuit 22. From Unit 60, it becomes possible to output only the sound of the music signal S without causing other signals (amplifier noise) and sound quality changes due to signal processing. Next, another example of the operation of the NC 10 a will be described using the flowchart of FIG.
  • the output of the headphone amplifier is stopped because the noise N input from the microphone unit 30 is equal to or smaller than the reference signal level, the DSP is changed to the sleep mode, and the mute circuit is operating.
  • This is the flow of processing when noise N is further input from microphone unit 30.
  • the noise N input from the microphone unit 30 is amplified to a predetermined gain by the microphone amplifier 11, and input to the comparison circuit 18.
  • the level of the noise N and the reference signal generated by the reference signal circuit 20 Compare with the level of (S 701).
  • the comparison circuit 18 determines that the level of the noise N input from the microphone unit 30 is smaller than the level of the reference signal, the control signal output from the comparison circuit 18 is, as described above, The output of the headphone amplifier 19 is stopped, the DSP 15 stops the cancel signal generation processing, and the mute circuit 22 operates so as to ground the output terminal of the headphone amplifier 19 (S 70 3, S 70 4, S 7 0 5). If the noise N level is higher than the reference signal level, the comparison circuit 18 outputs a control signal instructing the DSP 15 to start an operation to generate noise cancellation (S 70 2 ). Next, the comparison circuit 18 outputs a control signal instructing the headphone amplifier 19 to start the operation (S 7 0 6). As a result, the headphone amplifier 19 starts output to the mixer 50.
  • the comparison circuit 18 stops the output of the control signal to the mute circuit 2 2 (S 7 0 7).
  • the output signal of the headphone amplifier 19 is output to the mixer 50.
  • the noise cancellation processing is stopped, if the level of the input noise N is larger than the level of the reference signal, the noise cancellation processing can be started again, and the noise cancellation signal can be started. Since the internal circuit can avoid the output by the mute circuit, it becomes possible to output only the sound by the music signal S without causing the change of the sound quality by the signal processing.
  • NC 10 and NC 10 a are processing for generating a cancellation signal by digital signal processing using DSP, the present invention is not limited to this and an analog circuit is used. The same processing can be performed even if the noise cancellation circuit is configured.
  • music signal refers to so-called audio signals as well as general music signals, and may also be referred to as "tone signals”.
  • the present invention is also applicable to noise cancellation processing in various acoustic systems such as concert halls and car audios that reproduce and output music signals.

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Abstract

周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換された騒音信号の位相を反転させてキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、オーディオ信号と上記キャンセル信号を混合して出力するスピーカと、を備えるノイズキャンセルヘッドホンであって、所定のレベルの基準信号を生成する基準信号生成手段と、上記騒音信号と上記基準信号とを比較した結果に応じて制御信号を出力する比較手段と、をさらに有し、上記キャンセル信号生成手段は、上記比較手段が出力する制御信号によって動作を開始することを特徴とする。このノイズキャンセルヘッドホンによれば、周囲のノイズのレベルに応じてキャンセル処理の要否を制御するノイズキャンセルヘッドホンを得ることができる。

Description

ノイズキャンセノレへッドホン 技術分野
本発明は、 周囲のノイズをキャンセルする信号を音楽とともに出力すること でノイズを打ち消して音楽のみを聞くことができるノイズキャンセルへッドホ ンであって、 特に、 周囲ノイズのレベルに応じたキャンセル処理を行なうこと 明
ができるノイズキャンセルへッドホンに関するものである。 背景技術 書
様々な形態の携帯型音楽プレーヤの普及に伴い、 それに使用するへッ ドホン もより高性能のものが求められ、 さらに、 街頭や乗り物の中で音楽を聴こうと する場合に、 周囲の騒音 （ノイズ） に邪魔されることなく、 音楽のみが聞こえ るようにしたノイズキャンセルへッドホンも望まれるようになってきた。 周囲にノイズがあると、 音楽の再生音に混ざってノイズが耳に入るので、 へ ッドホンで再生される音楽が高音質のものであっても、 このノイズの影響で高 音質の音楽を楽しむことができなくなるからである。 また、 周囲のノイズの影 響で音楽の再生音量を上げて聞きがちになり、 へッドホンからの音漏れが生じ て、 乗り物などの中では周囲の人たちに不快感を与える騷音源になってしまう 。 このような背景があって、 ノイズキャンセルヘッドホンが普及し始めている
ノイズキャンセルへッドホンは、 へッドホン筐体等に取付けられた集音マイ クによって、 周囲のノイズを集音して入力信号とし、 この入力信号の逆位相と なる信号を生成して、 この生成した逆位相信号 （キャンセル信号） と音楽とを へッドホンが備えるスピーカュニッ トから出力することで、 周囲のノイズがス ピー力ュニットから出力されるキャンセル信号によって打ち消されて音楽のみ を聴くことができるものである。 このように、 ノイズキャンセルへッドホンは集音マイクが拾った周囲ノイズ を元にしてキャンセル信号を生成するので、 その周囲ノイズが、 仮に周囲の状 況を知らせる音 （例えばサイレンやクラクションなど、 以下において 「周囲状 況音」 とする） であっても、 これを打ち消すためのキャンセル信号を生成して 出力してしまう。 このような周囲状況音が打ち消されてしまうと、 ノイズキヤ ンセルへッドホンを安全に利用することが困難になるので、 ノイズに含まれる 周囲状況音の中から 「利用者にとって興味深い音」 を選択的に分離し、 この 「 利用者にとって興味深い音」 に対してはキャンセル信号を生成せず、 それ以外 の音に対してはキャンセル信号を生成することで、 利用者が安全に使用できる ノイズキャンセルへッドホンが知られている （例えば特許文献 1参照）。 【特許文献 1】 特開 2 0 0 4— 5 2 6 3 7 5号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
しかし、 上記文献に記載されているノイズキャンセルヘッドホンは、 周囲の ノイズが充分に小さく、 ノイズキャンセル処理が不要な環境であっても、 ノィ ズキャンセル回路は動作し続けので、 僅かに入力されたノイズに対してもキヤ ンセル信号を生成して出力する。 スピーカユニットから出力される音楽は、 こ のキャンセル信号の影響を受けて音質を若干変化させてしまうことがある。 ま た、 周囲のノイズが充分に小さいときはノイズキャンセル回路自体の内部ノィ ズ （ヘッドホンアンプなどから出力されるノイズ） の方が大きくなることがあ る。 この場合は、 キャンセル信号自体がノイズになってしまい、 音質に悪影響 を及ぼす。 また、 ノイズキャンセル回路は一般に、 駆動電源として電池を用い るので、 不要なノイズキャンセル処理を行なうことで無駄に電池を消耗し、 ノ ィズキヤンセル処理を長時間持続させるには課題があつた。 本発明.は、 利用者が任意に設定することができる基準信号レベルと周囲ノィ ズのレベルを比較することで自動的にキャンセル信号の生成処理を制御し、 キ ヤンセル処理が不要なノイズレベルにおいては、 当該処理を停止し、 通常のへ ッドホンとして使用することができ、 高音質かつ長時間駆動可能なノイズキヤ ンセルへッドホンを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
本発明は、 周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、 マイクロホン で変換される騒音信号の位相を反転させてキャンセル信号を生成するキャンセ ル信号生成手段と、 オーディオ信号と上記キャンセル信号を混合して出力する スピーカと、 を備えるノイズキャンセルヘッドホンであって、 基準信号のレべ ルを決定する基準信号生成手段と、 上記騒音信号と上記基準信号とを比較した 結果を出力する比較手段と、 をさらに有し、 上記キャンセル信号生成手段は、 上記比較手段の出力によって動作を開始することを主な特徴とする。
また、 本発明は、 周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、 マイク 口ホンで変換される騒音信号の位相を反転させてキャンセル信号を生成するキ ャンセル信号生成手段と、 オーディォ信号と上記キヤンセル信号を混合して出 力するスピーカと、 を備えるノイズキャンセルヘッドホンであって、 上記騒音 信号に対応する基準信号を生成する基準レベル生成手段と、 上記騒音信号と上 記基準信号とを比較した結果を出力する比較手段と、 をさらに有し、 上記キヤ ンセル信号生成手段は、 上記比較手段の出力によって動作を停止することを主 な特徴とする。
本発明は、 基準信号の生成レベルを調整する基準レベル調整手段をさらに有 することを特徴とする。 発明の効果
本発明によれば、 ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、 集音した周囲ノィ ズのレベルが小さい場合は、 ノイズキャンセル処理を停止し、 集音した周囲ノ ィズのレベルが大きい場合にのみノイズキャンセル処理を行なうことで、 音楽 の音質を劣化させることなく、 ノイズキャンセル処理を長時間動作させること ができるようになる。
また、 ノイズキャンセル回路の内部から生じるノイズの出力を防止すること ができるので、 高音質の音楽を楽しむことができるようになる 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明にかかるノイズキャンセルへッ ドホンの実施例を示す一部 断面外観図である。
第 2図は、 上記ノイズキャンセルへッドホンが備えるノイズキャンセル回路 の例を示すブロック図である。
第 3図は、 上記へッドホンのノイズキャンセル処理の例を示すフローチヤ一 トである。
第 4図は、 上記へッドホンのノイズキャンセル処理の別の例を示すフローチ ヤートである。
第 5図は、 本発明にかかるノイズキャンセルへッドホンが備えるノイズキヤ ンセル回路の別の例を示すブロック図である。
第 6図は、 上記へッドホンのノイズキャンセル処理の別の例を示すフローチ ヤートである。
第 7図は、 上記へッドホンのノイズキャンセル処理の別の例を示すフローチ ヤートである。
第 8図は、 上記ノイズキャンセルへッドホンが備えるミユート回路の例を示 すブロック図である。 符号の説明
1 0 キャンセル信号生成装置
1 8 比較回路
1 9 へッドホンアンプ
2 0 基準信号生成回路
2 1 基準調整回路
2 2 ミュート回路
3 0 マイクュニッ ト
4 0 切換スィッチ 6 0 スピー力ュニッ ト 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係るノイズキャンセルへッドホンについて図を用いて説明 する。 図 1は、 左右一対で構成されるノイズキャンセルへッドホン筐体の片側のみ を示した概要図である。 図 1において、 ヘッドホンユニット 1には、 キャンセ ル信号を生成する D S P (デジタル信号プロセッサ） を中心として構成される キャンセル信号生成装置 （以下 「N C」 とする） 1 0と、 当該ノイズキャンセ ルへッドホンの利用者の周囲のノイズ Nを集音するためにへッドホンュニット 1の外側に向けて設顰されたマイクュニッ ト 3 0と、 へッドホンュニッ ト 1の 一部に設けた貫通孔 1 0 2と、 N C 1 0の動作判断に用いる基準信号のレベル を選択するための切換スィツチ 4 0と、 N C 1 0の出力と音楽信号 Sを合成し て出力するミキサ 5 0と、 ミキサ 5 0の出力 （音楽信号 Sとキャンセル信号の 合成信号） を利用者の耳 2 0 0に向けて出力するスピーカュニッ ト 6 0が備わ つている。 また、 ヘッドホンユニット 1には N C 1 0の駆動電源である図示し ない電池が収まっている。 音楽信号 Sは図示しない携帯型音楽プレーヤなどか ら人力される。 図 1に示すように、 マイクュニッ ト 3 0によって集音されたノイズ Nが N C 1 0に入力されキャンセル信号が生成されて、 スピー力ュニット 6 0によって 出力される。 切換スィッチ 4 0によって、 キャンセル信号の生成処理の動作要 否を判断するために用いる基準信号のレベルを切換えることができる。 ミキサ 5 0は、 音楽信号 Sと、 N C 1 0の出力であるキャンセル信号とを合成し、 ス ピー力ユニット 6 0に対して出力する。 このように、 キャンセル信号と音楽信 号 Sによる音声がスピーカュニット 6 0から出力されると、 ノイズ Nとキャン セル信号が打ち消しあい、 耳 2 0 0には音楽信号 Sによる音声のみが届くよう になる。 上記 NC 1 0の詳細について図 2のブロック図を用いて説明する。 図 2にお いて、 NC 1 0は、 マイクユニット 30が集音したノイズ Nを所定のレベルに 増幅するマイクアンプ 1 1と、 増幅されたノイズ Nの位相を調整する位相調整 部 1 2と、 ノイズ Nの高周波成分を除去するローパスフィルタ （LPF) 1 3 と、 ノイズ Nをデジタル信号に変換する AZD 14と、 デジタル信号に変換さ れたノイズ Nのキャンセル信号を生成する D S P 1 5と、 DS P 1 5によって 生成されたキャンセル信号をアナログ信号に変換する D/A 1 6と、 アナログ 信号に変換されたキャンセル信号を平滑化するボス トフィルタ 1 7と、 スピー 力ュニット 60を駆動させるためのへッドホンアンプ 1 9と、 マイクアンプ 1 1から出力されるノイズ Nのレベルを判定する比較回路 1 8と、 比較回路 1 8 が使用する基準となる基準信号を生成する基準信号生成回路 20と、 へッドホ ンュニット 1の筐体外壁面に設置された切換スィツチ 40によって、 利用者が 基準信号のレベルを任意に変更することができる基準調整回路 2 1とを備えて いる。 比較回路 1 8は、 ノイズ Nのレベルを判定できればよいので、 マイクアンプ 1 1の出力に限ることはなく、 位相調整回路 1 2の出力、 または、 L P F 1 3 からの出力を入力としてもよい。 比較回路 1 8は、 ノイズ Nのレベルと基準信号生成回路 20が生成する基準 信号のレベルを比較し、 ノイズ Nのレベルが基準信号のレベルよりも小さい場 合に、 D S P 1 5及びへッドホンアンプ 1 9に対して動作停止を指示する制御 信号を出力する。 また、 比較回路 1 8は、 ノイズ Nのレベルと基準信号のレべ ルとを比較し、 ノイズ Nのレベルが基準信号のレベルよりも大きい場合には、 DS P 1 5及びへッドホンアンプ 1 9に対して動作開始を指示する制御信号を 出力する。 上記へッドホンアンプ 1 9を介して出力されるキャンセル信号は、 ミキサ 5 0において音楽信号 Sと合成されてスピーカュニット 60から出力される。 次に、 上記 N C 1 0の動作の例について図 3のフローチヤ一トを用いて説明 する。
本発明に係るノイズキャンセルへッドホンは、 電源投入によってノイズキヤ ンセル回路が動作を開始するモードと、 電源投入時にはノイズキャンセル回路 は動作させずにマイクュニッ ト 1から入力されたノイズのレベルによって動作 を開始するモードを有する。 図 3は、 電源投入によってノイズキャンセル回路 を動作させるモードにおける動作の流れを示している。 まずマイクュニッ ト 3 0から入力されたノイズ Nをマイクアンプ 1 1によつ て所定のレベルに増幅して比較回路 1 8に入力し、 ノイズ Nのレベルと基準信 号回路 2 0が生成する基準信号のレベルとを比較する （S 3 0 1 )。 ノイズ Nの レベルが大きい場合、 比較回路 1 8は制御信号を出力しないので、 N C 1 0は 動作を継続する。 従って、 上記ノイズ Nに応じたキャンセル信号が D S P 1 5 によって生成されて、 このキャンセル信号がへッドホンアンプ 1 9を介してミ キサ 5 0に出力され音楽信号 Sと合成されてスピーカュニッ ト 6 0から出力さ れる （S 3 0 2 )。 比較回路 1 8が、 マイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nのレベルが基 準信号のレベルよりも小さいと判定した場合、 ヘッドホンアンプ 1 9に対して 動作停止を指示する制御信号を出力する （S 3 0 3 )。 これによつてヘッドホン アンプ 1 9はスピー力ュニッ ト 6 0への出力動作を停止する。 次に、 比較回路 1 8は D S P 1 5に対して動作停止を指示する制御信号を出 力する （S 3 0 4 )。 これによつて D S P 1 5は、 キャンセル信号生成処理を停 止する。 このように、 ノイズ Nのレベルが基準信号のレベルよりも小さければ ノイズキャンセル処理を行なわず、 また、 ヘッドホンアンプへの出力も停止す るので、 スピーカュニッ ト 6 0からはアンプのノイズなどのキャンセル信号と は異なる他の信号が出力されることがなく、 ノイズキャンセルへッドホンが行 う信号処理による音質変化が生じることがない。 すなわち、 基準信号のレベルよりもノイズ Nのレベルが小さいときは、 音楽 信号 Sのみによる音声を出力することができるようになる。 次に、 上記 N C 1 0の別の動作について説明する。 図 4は、 電源投入時には ノイズキャンセル回路を動作させずにマイクュニット 1から入力されたノイズ のレベルによって動作を開始するモードにおける動作の流れを示している。 まずマイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nをマイクアンプ 1 1によつ て所定のレベルに増幅して比較回路 1 8に入力し、 ノイズ Nと基準信号回路 2 0が生成する基準信号のレベルとを比較する （S 4 0 1 )。 ノイズ Nのレベルが 小さい場合、 比較回路 1 8は何も出力しないので、 D S P 1 5及びヘッ ドホン アンプ 1 9も動作をせず、 N C 1 0からミキサ 5 0に対しては何も出力しない
ノイズ Nのレベルが基準信号のレベルより も大きい場合、 比較回路 1 8は、 D S P 1 5に対して動作モードの変更を指示する制御信号を出力する （S 4 0 2 )。 これによつて、 D S P 1 5は入力されるノイズ Nに対するキャンセル信号 の生成動作を開始する。 次に、 比較回路 1 8はへッドホンアンプ 1 9に対して動作開始を指示する制 御信号を出力する （S 4 0 3 )。 これによつて、 上記生成されたキャンセル信号 がミキサ 5 0に対して出力され、 音楽信号 Sとキャンセル信号を合成した後に スピー力ュニット 6 0に出力されて、 キャンセル信号と音楽信号 Sによる音声 がスピー力ュニット 6 0から出力される。 次に本発明に係るノイズキャンセルへッドホンに用いることができるキャン セル信号生成装置 （N C ) の別の実施形態について説明する。 本実施例に係る N C 1 0 aの詳細を図 5に示す。 N C l O aは、 すでに説明 した N C 1 0にミュート回路 2 2を追加した構成を有している。 従って、 図 2 ですでに説明した N C I 0と同一の構成部分には同じ符号を示し、 説明は省略 する。 ミュート回路 2 2は、 ノイズ Nが基準信号のレベルよりも小さいときは、 へ ッドホンアンプ 1 9とスピーカュニット 6 0とを電気的に切断する回路である 。 比較回路 1 8が、 ノイズ Nのレベルと基準信号回路 2 1が生成する基準信号 のレベルを比較した結果、 ノイズ Nのレベルが基準信号よりも小さいと判定し たときに、 D S P 1 5及びへッドホンアンプ 1 9に対して動作停止を指示する 制御信号を出力するとともに、 ミュート回路 2 2に対して動作開始を指示する 制御信号を出力する。 これによつてミュ一ト回路 2 2はへッドホンアンプ 1 9 とスピーカュニッ ト 6 0の間を電気的に切断し、 N C 1 0とミキサ 5 0が電気 的に切り離される。 このように動作をするミユート回路 2 2によれば、 スピー力ュニット 6 0か ら N C 1 0 aが有する内部ノイズなどを出力されることがなく、 高音質な音楽 信号 Sのみによる音声を出力することができるようになる。 図 8にミュート回路 2 2の回路構成の例を示す。 図 8に示すように、 ヘッド ホンアンプ 1 9の出力端子はミュート回路 2 2を介してミキサ 5 0に接続して いる。 ミュート回路はトランジスタによって構成され、 そのベース端子に比較 回路 1 8からの制御信号が入力されるとへッドホンアンプ 1 9の出力端子に接 続しているコレクタ端子と、 接地されているェミッタ端子間が短絡され、 へッ ドホンアンプ 1 9からの出力は接地されて、 ミキサ 5 0に出力されることがな くなる。 このように、 ミュート回路 2 2を設けることでアンプ回路特有の内部 ノイズがあってもスピーカュニット 6 0かそれが出力されることはない。 次に、 上記 N C 1 0 aの動作の流れについて図 6のフローチヤ一トを用いて 説明する。 すでに説明したとおり、 本発明に係るノイズキャンセルヘッ ドホン は、 電源投入によってノイズキャンセル回路が動作を開始するモードと、 電源 投入時にはノイズキャンセル回路は動作させずにマイクュニット 1からの入力 0 によって動作を開始するモードを有する。 本実施例は、 電源投入によってノィ ズキャンセル回路を動作させるモードの例である。 まずマイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nをマイクアンプ 1 1によつ て所定のレベルに増幅して比較回路 1 8に入力し、 ノイズ Nのレベルと基準信 号回路 2 0が生成する基準信号のレベルとを比較する （S 6 0 1 )。 ノイズ Nの レベルが大きいとき、 比較回路 1 8は何も出力せず、 上記ノイズ Nに対応する キャンセル信号が D S P 1 5において生成され、 ごのキャンセル信号が、 へッ ドホンアンプ 1 9を介してミキサ 5 0に出力されて音楽信号 Sと合成されスピ —力ユニット 6 0から出力される （S 6 0 2 )。 比較回路 1 8において、 マイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nのレべ ルが、 基準信号のレベルよりも小さいと判定した場合、 比較回路 1 8は、 へッ ドホンアンプ 1 9に対して動作停止を指示する制御信号を出力する （S 6 0 3 )。 これによつてへッドホンアンプ 1 9はミキサ 5 0に対する出力を停止する。 次に、 比較回路 1 8は D S P 1 5に対して動作停止を指示する制御信号を出 力する （S 6 0 4 )。 制御信号を受け取った D S P 1 5は、入力されたノイズ N に対するキャンセル信号生成処理を停止する。 次に、 比較回路 1 8は、 ミュート回路 2 2に対して制御信号を出力する （S 6 0 5 )。既に説明したとおり、制御信号によってミュート回路 2 2はへッドホ ンアンプ 1 9の出力端子を接地するので、 N C l O aとミキサ 5 0、 スピーカ ユニット 6 0は電気的に切断される。 このように、 ノイズ Nのレベルが基準信号のレベルよりも小さければノイズ キャンセル処理を行なわず、 また、 ヘッドホンアンプの出力も停止し、 ミュー ト回路 2 2によって電気的に切断もするので、 スピー力ュニット 6 0からは他 の信号 （アンプのノイズ） や、 信号処理による音質変化をもたらすことなく、 音楽信号 Sによる音声のみを出力することができるようになる。 次に、 上記 N C 1 0 aの動作の別の例について図 7のフローチヤ一トを用い て説明する。 本実施例は、 マイクユニット 3 0から入力されたノイズ Nが基準 信号レベルと同等もしくは小さいためにへッドホンアンプの出力が停止され、 D S Pがスリープモードに変更され、 ミユート回路が動作している状態におい て、 さらにマイクュニット 3 0からノイズ Nが入力されたときの処理の流れで ある。 まずマイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nをマイクアンプ 1 1によつ て所定のゲインに増幅して比較回路 1 8に入力し、 ノイズ Nのレベルと基準信 号回路 2 0が生成する基準信号のレベルとを比較する （S 7 0 1 )。 比較回路 1 8において、 マイクュニット 3 0から入力されたノイズ Nのレべ ルが、 基準信号のレベルより も小さいと判定した場合は、 既に説明したとおり 、 比較回路 1 8が出力する制御信号によって、 へッドホンアンプ 1 9の出力を 停止し、 D S P 1 5はキャンセル信号生成処理を停止し、 ミュート回路 2 2は ヘッ ドホンアンプ 1 9の出力端子を接地するように動作する （S 7 0 3、 S 7 0 4、 S 7 0 5 )。 ノイズ Nのレベルが基準信号レベルよりも大きい場合は、 比較回路 1 8が、 D S P 1 5に対して、 ノイズキャンセルの生成を行なうように動作開始を指示 する制御信号を出力する （S 7 0 2 )。 次に、 比較回路 1 8は、 へッドホンアンプ 1 9に対して動作開始を指示する 制御信号を出力する （S 7 0 6 )。 これによつてへッドホンアンプ 1 9はミキサ 5 0に対する出力を開始する。 次に、 比較回路 1 8は、 ミュート回路 2 2に対 する制御信号の出力を停止する （S 7 0 7 )。 これによつて、 既に説明したとおり、 ヘッドホンアンプ 1 9の出力信号は、 ミキサ 5 0へと出力される。 なお、 ヘッドホンアンプの出力を開始した後に、 2 ミユート回路の動作をオフにすることで、 へッドホンアンプの動作開始時に発 生するノイズをミキサ 5 0に出力することを抑止することができる。 このように、 ノイズキャンセル処理がー且停止された後に、 入力されたノィ ズ Nのレベルが基準信号のレベルよりも大きければ、 再度、 ノイズキャンセル 処理を開始することができ、 また、 ノイズキャンセル信号の出力開始時に発生 する内部ノイズは、 ミユート回路によって出力を回避することができるので、 信号処理による音質変化をもたらすことなく、 音楽信号 Sによる音声のみを出 力することができるようになる。 以上のように本発明にかかるノイズキャンセルへッドホンは、 通常のへッド ホンとして使用しつつ、 周囲ノイズが大きい場合にのみ、 ノイズキャンセル処 理が動作するので、 ノイズキャンセルへッドホン特有の音質の変化を最小限に 抑えつつ、 電池の消耗も少なく長時間、 高音質の音楽を楽しむことができるよ うになる。 なお、 上記実施例の説明において、 N C 1 0及び N C 1 0 aは、 D S Pを用 いてデジタル信号処理によるキャンセル信号の生成処理としたが、 本発明はこ れに限ることなくアナ口グ回路で構成するノィズキャンセル回路であっても同 様の処理を行なうことができる。 なお、 本明細書において 「音楽信号」 とは、 一般的な音楽信号のほか、 いわ ゆるオーディオ信号のことをいい、 「楽音信号」 という場合もある。 産業上の利用の可能性
本発明は、 コンサートホールやカーオーディーォなど、 音楽信号を再生して 出力する各種音響システムにおけるノイズキャンセル処理にも適用可能である

Claims

3 請 求 の 範 囲
1 . 周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、 マイクロホンで変換 された騒音信号の位相を反転させてキャンセル信号を生成するキャンセル信号 生成手段と、 オーディォ信号と上記キヤンセル信号を混合して出力するスピー 力と、 を備えるノイズキャンセルヘッ ドホンであって、
所定のレベルの基準信号を生成する基準信号生成手段と、
上記騒音信号と上記基準信号とを比較した結果に応じて制御信号を出力する 比較手段と、 をさらに有し、
上記キャンセル信号生成手段は、 上記比較手段が出力する制御信号によって 動作を開始することを特徴とするノイズキャンセルへッドホン。
2 . 上記比較手段は、 上記騒音信号が上記基準信号よりも大きいときに制御 信号を出力することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のノィズキャンセルへ ッ ドホン。
3 . 周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、 マイクロホンで変換 される騒音信号の位相を反転させてキャンセル信号を生成するキャンセル信号 生成手段と、 オーディォ信号と上記キャンセル信号を混合して出力するスピー 力と、 を備えるノイズキャンセルヘッ ドホンであって、
所定のレベルの基準信号を生成する基準信号生成手段と、
上記騒音信号と上記基準信号とを比較した結果に応じて制御信号を出力する 比較手段と、 をさらに有し、
上記キャンセル信号生成手段は、 上記比較手段が出力振動によって動作を停 止することを特徴とするノイズキャンセルへッドホン。
4 . 上記比較手段は、 上記騒音信号が上記基準信号よりも小さいときに制御 信号を出力することを特徴とする請求の範囲第 3項記載のノイズキャンセルへ ッ ドホン。
5 . 上記基準信号の生成レベルを調整する基準レベル調整手段をさらに有す ることを特徵とする請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれかに記載のノィズキ ヤンセルへッ ドホン。
6 . 上記基準レベル調整手段は、 複数の段階で基準信号のレベルを調整可能 である請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれかに記載のノイズキヤンセルへッ 4 ドホン。
7 . 上記基準レベル調整手段は、 無段階で基準信号のレベルを調整可能であ る請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれかに記載のノイズキャンセルへッドホ ン。
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